JP2011058959A - 輝度の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パルスレーザービームの照射による改質層形成によりサファイアの分割を行う場合において、パルスレーザービームの条件により輝度がどれだけ低下するかを検査できるようにする。
【解決手段】サファイア基板について、第一の条件及び第二の条件のパルスレーザービームによる改質層の形成をそれぞれ２本の第一の分割予定ラインについて行うとともに、第一の条件及び第二の条件のパルスレーザービームによる改質層の形成をそれぞれ２本の第二の分割予定ラインについて行うことにより、第一の条件のみによって切り出された第一の発光デバイスと第二の条件のみによって切り出された第二の発光デバイスとを取得する。そして、第一、第二の発光デバイスの輝度をそれぞれ測定し、そのそれぞれについて、サファイア基板を分割する前に個々の発光デバイスについて測定した分割前輝度との差を求め、条件の違いによる輝度低下の差を検査する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光デバイスが形成された半導体ウェーハに改質層を形成して分割した後に、該発光デバイスの特性がどのように変化するかを検査する検査方法に関する。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等を分割予定ラインに沿ってデバイスに分割する方法として、ウエーハに対して透過性を有するパルスレーザー光線を用い、分割すべき領域の内部に集光点を合わせてパルスレーザー光線を照射するレーザー加工方法が試みられている。このレーザー加工方法を用いたウェーハの分割方法は、ウエーハの一方の面側から内部に集光点を合わせてウエーハに対して透過性を有する波長のパルスレーザー光線を照射し、ウエーハの内部に分割予定ラインに沿って改質層を連続的に形成し、この改質層が形成されることによって強度が低下した分割予定ラインに沿って外力を加えることにより、被加工物を分割するものである（例えば、特許文献１参照）。

一般的に、発光デバイスが形成された被加工物をこのような方法で分割すると、発光デバイスの輝度が低下するので、分割の品質を判定するために、分割による輝度の低下率を検査することが必要となる。

特許第３４０８８０５号公報

しかし、照射するパルスレーザービームの条件によって発光デバイスの輝度が変化することもあるため、輝度の検査では、パルスレーザービームの条件との関係も考慮する必要がある。そして、複数のパルスレーザービームのそれぞれの条件により輝度がどれだけ低下するかを比較したい場合には、条件の数だけウェーハを用意する必要があった。

本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、発光デバイスが形成されたウェーハをパルスレーザービームの照射により分割するにあたり、パルスレーザービームの条件の数だけウェーハを使用することなく、パルスレーザービームのそれぞれの条件により輝度がどれだけ低下するかを検査できる検査方法を提供することにある。

本発明は、第一の分割予定ライン及び第一の分割予定ラインに交差する第二の分割予定ラインによって区画形成された発光デバイスを表面に有するサファイア基板の内部に第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿ってサファイア基板を透過する波長の第一の条件のパルスレーザービームを集光することによってサファイア基板内部に改質層を形成しサファイア基板に外力を加えてサファイア基板を第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿って分割した場合と、サファイア基板の内部に第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿ってサファイア基板を透過する波長の第二の条件のパルスレーザービームを集光することによってサファイア基板内部に改質層を形成しサファイア基板に外力を加えてサファイア基板を第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿って分割した場合とを比較して該第一の条件のパルスレーザービームを使用した場合と該第二の条件のパルスレーザービームを使用した場合とのそれぞれの発光デバイスの輝度低下の差を検査する検査方法に関するもので、少なくとも以下の各工程を含む。
（１）サファイア基板を分割する前に、個々の発光デバイスの輝度を測定して分割前輝度を得る工程、
（２）第一の条件のパルスレーザービームを少なくとも隣り合う二本の第一の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程、
（３）第一の条件のパルスレーザービームを少なくとも隣り合う二本の第二の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程、
（４）第二の条件のパルスレーザービームを第一の条件のパルスレーザービームが集光されていない少なくとも隣り合う二本の第一の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程、
（５）第二の条件のパルスレーザービームを第一の条件のパルスレーザービームが集光されていない少なくとも隣り合う二本の第二の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程、
（６）サファイア基板に外力を加えてサファイア基板を第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿って分割して複数のサファイアチップとする工程、
（７）サファイアチップのうち、第一の条件のパルスレーザービームが集光された第一の分割予定ラインと第一の条件のパルスレーザービームが集光された第二の分割予定ラインとに囲繞されていたサファイアチップに形成された発光デバイスの輝度を測定して第一の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度を得る工程、
（８）サファイアチップのうち、第二の条件のパルスレーザービームが集光された第一の分割予定ラインと第二の条件のパルスレーザービームが集光された第二の分割予定ラインとに囲繞されていたサファイアチップに形成された発光デバイスの輝度を測定して第二の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度を得る工程、
（９）分割前輝度と第一の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度と第二の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度とを比較して第一の条件のパルスレーザービームを使用した場合と第二の条件のパルスレーザービームを使用した場合とのそれぞれの発光デバイスの輝度低下の差を検査する工程。

本発明によれば、一枚のサファイア基板を用いて複数のパルスレーザービームのそれぞれの条件により輝度がどれだけ低下するかを検査できるため、条件の数だけウェーハを使用する必要がなく、極めて効率的である。

テープを介してリングフレームによって支持されたサファイア基板の一例を示す斜視図である。 レーザー照射により改質層を形成する分割予定ラインの一例を示す斜視図である。 輝度検査の対象となる２つの発光デバイスの例を示す斜視図である。

図１に示すサファイア基板１は、複数の発光デバイスＤが表面に形成された基板であり、その厚さは例えば８０〜１１０［μｍ］であり、各発光デバイスＤは、複数の第一の分割予定ラインＬ１及び複数の第二の分割予定ラインＬ２によって区画された領域に形成されている。第一の分割予定ラインＬ１と第二の分割予定ラインＬ２とは交差しており、２本の第一の分割予定ラインＬ１と２本の第二の分割予定ラインＬ２とに沿って切断することにより、発光デバイスＤを含む矩形のサファイアチップＣが形成される。発光デバイスＤとして代表的なものはＬＥＤである。

サファイア基板１は、第一の分割予定ラインＬ１及び第二の分割予定ラインＬ２が切断されて個々のサファイアチップに分割されるにあたり、テープＴに貼着される。テープＴの周縁部にはリングフレームＦが貼着され、サファイア基板１は、テープＴを介してリングフレームＦと一体となって支持された状態となる。

レーザー光を用いてサファイア基板１を個々のサファイアチップに分割する場合は、第一の分割予定ラインＬ１及び第二の分割予定ラインＬ２に沿ってサファイア基板に対して透過性を有するパルスレーザービームを集光し、サファイア基板１の内部に連続的な改質層を形成する。改質層の形成時にサファイア基板１の内部に集光されるパルスレーザービームは、集光位置の近傍の発光デバイスＤに対してその条件に応じて輝度を低下させることがある。したがって、分割後のサファイアチップの品質を判定するために、パルスレーザービームの条件によって発光デバイスＤの輝度をどれだけ低下させるのかを予め検査する。以下、その手順について説明する。

（１）第１工程
まず、サファイア基板１を分割する前（分割予定ラインにパルスレーザービームを照射する前）に、図１に示した個々の発光デバイスＤの分割前輝度を測定しておく。輝度の測定は、例えば、各発光デバイスＤの電極に所定の電圧を印加した状態で行う。

（２）第２工程
第一の分割予定ラインＬ１のうちの少なくとも隣り合う２本、例えば図２に示す第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５を選択し、選択した第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５に沿ってサファイア基板の内部にパルスレーザービームを集光し、サファイア基板の内部に連続的に改質層を形成する。パルスレーザービームの照射は、サファイア基板１と図示しないレーザー光照射ヘッドとを相対的に移動させながら行う。サファイア基板１の一度の送りで（１パスで）、１本の分割予定ラインに１つの連続する改質層を形成する。後続する第３〜５工程においても同様である。照射するパルスレーザービームの波長は、サファイア基板を透過できる波長であり、このときのパルスレーザービームの条件を第一の条件とする。当該条件を構成する要素には、レーザー光源の種類、波長、出力、周波数、ＮＡ（開口数）、改質層の形成位置（深さ）などがある。第一の条件は、例えば以下のように設定する。
出力： ０．３［Ｗ］
波長： １０６４［ｎｍ］
周波数： １００［ｋＨｚ］
サファイア基板の送り速度： ６００［ｍｍ／ｓ］
改質層深さ： ３０μｍ（入射面から改質層の下部までの距離）
改質層は、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性のいずれかがその周囲とは異なる状態となった層のことであり、例えば、溶融処理領域、クラック領域、絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。なお、レーザー光の集光は、サファイア基板１の裏面、すなわち、デバイスが形成されていない非形成面側から行うことが望ましい。

（３）第３工程
第二の分割予定ラインＬ２のうち少なくとも隣り合う２本に沿って、前記第一の条件と同一条件の下で、パルスレーザービームを集光してサファイア基板に改質層を形成する。ここでパルスレーザービームの照射対象となる第二の分割予定ラインＬ２は、前記第２工程において改質層を形成した第一の分割予定ラインＬ１２、Ｌ１３と交差し、かつ、隣り合う２本であり、例えば、図２に示す第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４である。

（４）第４工程
第一の分割予定ラインＬ１のうち、第一の条件の下でパルスレーザービームが集光されていない第一の分割予定ライン、すなわち改質層を形成済みの第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５以外の隣り合う第一の分割予定ラインを２本選択し、前記第一の条件とは異なる第二の条件の下で、選択した２本の第一の分割予定ラインに沿ってパルスレーザービームを集光し、サファイア基板１に連続的な改質層を形成する。ここで、第二の条件は、種々ある構成要素のうち、少なくともいずれか１つの構成要素が第一の条件と異なっていればよい。第二の条件の下での改質層形成の対象とする第一の分割予定ラインは、集光しようとする第一の分割予定ラインのどちらかが、前記第２工程で改質層を形成した第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５のどちらかに隣り合うように選択することが望ましい。すなわち、結果的に、連続する４本の第一の分割予定ラインに、２つの条件の下で改質層が形成されることが望ましい。例えば図２に示す第一の分割予定ラインＬ１２、Ｌ１３に沿って第二の条件の下で改質層を形成すればよい。第二の条件は、例えば以下のように設定する。
出力： ０．４［Ｗ］
波長： １０６４［ｎｍ］
周波数： １００［ｋＨｚ］
サファイア基板の送り速度： ６００［ｍｍ／ｓ］
改質層深さ： ３０μｍ（入射面から改質層の下部までの距離）

（５）第５工程
第二の分割予定ラインＬ２のうち、第一の条件の下でパルスレーザービームが集光されていない第二の分割予定ライン、すなわち、第二の分割予定ラインＬ２のうち、すでに改質層を形成済みの第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４以外の隣り合う２本の第二の分割予定ラインを選択し、その選択した第二の分割予定ラインに沿って、前記第二の条件と同一条件の下でパルスレーザービームを集光し、サファイア基板１に連続的な改質層を形成する。第二の条件の下での改質層形成の対象とする第二の分割予定ラインは、集光しようとする第二の分割予定ラインのどちらかが、前記第３工程で改質層を形成した第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４のどちらかに隣り合うように選択することが望ましい。すなわち、結果的に、連続する４本の第二の分割予定ラインに、２つの条件の下で改質層が形成されることが望ましい。例えば図２に示す第一の分割予定ラインＬ２５、Ｌ２６に沿って第二の条件の下で改質層を形成すればよい。

このように、第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインのそれぞれ連続する４本ずつを対象として改質層の形成を行うと、第一の条件のみによって切り出されるサファイアチップＣ１と、第二の条件のみによって切り出されるサファイアチップＣ２とが生じる。すなわち、図２に示すサファイアチップＣ１は、第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５と第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４とによって囲繞された領域であり、これら４つの分割予定ラインは、すべて第一の条件の下で改質層が形成されたものである。一方、サファイアチップＣ２は、第一の分割予定ラインＬ１２、Ｌ１３と第二の分割予定ラインＬ２５、Ｌ２６とによって囲繞された領域であり、これら４つの分割予定ラインは、すべて第二の条件の下で改質層が形成されたものである。したがって、サファイアチップＣ１を構成する第一の発光デバイスＤ１は、第一の条件のみの影響を受けたものであり、サファイアチップＣ２を構成する第二の発光デバイスＤ２は、第二の条件のみの影響を受けたものである。なお、第２工程〜第５工程は、どのような順序で行ってもよい。

（６）第６工程
次に、改質層が形成されたサファイア基板に外力を加えることにより、サファイア基板１を第一の分割予定ラインＬ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５及び第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６に沿って分割して複数のサファイアチップとする。外力としては、例えばテープＴを水平方向に伸張させる力がある。外力を作用させた後は、図３に示すように、テープＴから第一のサファイアチップ１及び第二のサファイアチップＣ２を剥離し、ピックアップする。テープＴが紫外線硬化型のものである場合は、テープＴからの各サファイアチップの剥離前に、テープＴに対して紫外線を照射して粘着力を低下させておく。

（７）第７工程
分割により形成されたサファイアチップのうち、第一の条件のパルスレーザービームが集光された第一の分割予定ラインＬ１４、Ｌ１５と第一の条件のパルスレーザービームが集光された第二の分割予定ラインＬ２３、Ｌ２４とに囲繞されていた第一のサファイアチップＣ１を構成する発光デバイスＤ１の輝度を測定し、第一の条件のパルスレーザービームによる分割後の輝度（第一の分割後輝度）を得る。

（８）第８工程
また、分割により形成されたサファイアチップのうち、第二の条件のパルスレーザービームが集光された第一の分割予定ラインＬ１２、Ｌ１３と第二の条件のパルスレーザービームが集光された第二の分割予定ラインＬ２５、Ｌ２６とに囲繞されていた第二のサファイアチップＣ２を構成する発光デバイスＤ２の輝度を測定し、第二の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度（第二の分割後輝度）を得る。

（９）第９工程
そして、第１工程において計測した分割前輝度と、第７工程において計測した第一の分割後輝度と、第８工程において計測した第二の分割後輝度とを比較し、分割前輝度と第一の分割後輝度との差、及び、分割前輝度と第二の分割後輝度との差を求める。このようにしてそれぞれの差を求めることにより、改質層形成時の条件の違いによる発光デバイスの輝度低下の差を検査することができる。

なお、輝度計測の対象となる２つの発光デバイスは、できるだけ近い位置にあるものであることが好ましい。これは、２つの発光デバイスの位置が離れていると、パルスレーザービーム以外の条件にも違いが生じ、その違いも各発光デバイスの輝度に影響を与えるために、パルスレーザービームの条件の違いのみを各発光デバイスの輝度に反映させることができなくなるからである。例えば、発光デバイスのピックアップのためにテープＴに紫外線を照射する場合は、紫外線の光源の位置や照射の向きによって紫外線の強度が場所によって異なるため、紫外線の強度に応じて発光デバイスの輝度に変化が生じる可能性がある。しかし、２つの発光デバイスが近い位置にあれば、紫外線の強度に大きな差が生じることはないため、紫外線による影響の差を小さくすることができる。図２に示したように、第一の条件のパルスレーザービームが照射される分割予定ラインと第二の条件のパルスレーザービームが照射される分割予定ラインとが共にそれぞれ連続していれば、近い位置にある２つの発光デバイスを輝度計測の対象とすることができる。

以上説明した実施形態では、２つの発光デバイスを輝度計測の対象としたが、３つ以上の発光デバイスを輝度計測の対象としてもよい。例えば３つの発光デバイスを対象とする場合は、第一の条件、第二の条件及び第三の条件の下でそれぞれ隣り合う２本ずつの第一の分割予定ラインに対してパルスレーザービームを照射するとともに、第一の条件、第二の条件及び第三の条件の下でそれぞれ隣り合う２本ずつの第二の分割予定ラインに対してパルスレーザービームを照射し、第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインにそれぞれ６本ずつ改質層を形成すればよい。３つ以上の発光デバイスを輝度計測の対象とする場合も、それぞれの条件のパルスレーザービームが照射される分割予定ラインが連続していれば、より近い位置にある発光デバイスを輝度計測の対象とすることができる。

１：サファイア基板
Ｃ（Ｃ１、Ｃ２）：サファイアチップ Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）：発光デバイス
Ｌ１（Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５）：第一の分割予定ライン
Ｌ２（Ｌ２３、Ｌ２４、Ｌ２５、Ｌ２６）：第二の分割予定ライン
Ｔ：テープ Ｆ：リングフレーム

Claims (1)

1. 第一の分割予定ライン及び該第一の分割予定ラインに交差する第二の分割予定ラインによって区画形成された発光デバイスを表面に有するサファイア基板の内部に第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿ってサファイア基板を透過する波長の第一の条件のパルスレーザービームを集光することによってサファイア基板内部に改質層を形成しサファイア基板に外力を加えてサファイア基板を第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿って分割した場合と、サファイア基板の内部に第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿ってサファイア基板を透過する波長の第二の条件のパルスレーザービームを集光することによってサファイア基板内部に改質層を形成しサファイア基板に外力を加えてサファイア基板を第一の分割予定ライン及び第二の分割予定ラインに沿って分割した場合と、を比較して該第一の条件のパルスレーザービームを使用した場合と該第二の条件のパルスレーザービームを使用した場合とのそれぞれの発光デバイスの輝度低下の差を検査する検査方法であって、
   サファイア基板を分割する前に、個々の発光デバイスの輝度を測定して分割前輝度を得る工程と、
   該第一の条件のパルスレーザービームを少なくとも隣り合う二本の該第一の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程と、
   該第一の条件のパルスレーザービームを少なくとも隣り合う二本の該第二の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程と、
   該第二の条件のパルスレーザービームを該第一の条件のパルスレーザービームが集光されていない少なくとも隣り合う二本の該第一の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程と、
   該第二の条件のパルスレーザービームを該第一の条件のパルスレーザービームが集光されていない少なくとも隣り合う二本の該第二の分割予定ラインに沿って集光して改質層を形成する工程と、
   該サファイア基板に外力を加えて該サファイア基板を該第一の分割予定ライン及び該第二の分割予定ラインに沿って分割して複数のサファイアチップとする工程と、
   該サファイアチップのうち、該第一の条件のパルスレーザービームが集光された第一の分割予定ラインと該第一の条件のパルスレーザービームが集光された第二の分割予定ラインとに囲繞されていたサファイアチップに形成された発光デバイスの輝度を測定して第一の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度を得る工程と、
   該サファイアチップのうち、該第二の条件のパルスレーザービームが集光された該第一の分割予定ラインと該第二の条件のパルスレーザービームが集光された該第二の分割予定ラインとに囲繞されていたサファイアチップに形成された発光デバイスの輝度を測定して第二の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度を得る工程と、
   該分割前輝度と該第一の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度と該第二の条件のパルスレーザービームによる分割後輝度とを比較して該第一の条件のパルスレーザービームを使用した場合と該第二の条件のパルスレーザービームを使用した場合とのそれぞれの該発光デバイスの輝度低下の差を検査する工程とを含む検査方法。

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